曲轴位置传感器波形分析

1、曲轴位置传感器波形分析枣庄市台儿庄区职业中专 徐辉摘要:分析了三种典型曲轴位置传感器， 并对其波形进行了分析。关键词：曲轴位置传感器 波形 波形分析曲轴位置传感器是计算机控制点火系统中最重要的传感器之一 ，曲轴位置传感器有3种型式：电磁脉冲式、霍尔效应式、光电效应式。如果曲轴位置传感器损坏，将不能检测上止点信号和发动机转速信号，引起发动机不能启动。 曲轴位置传感器的检测方法很多，波形分析是曲轴位置传感器故障诊断最直观的方法，它能直接地反映出曲轴位置传感器的工作情况，在诊断过程中波形的读取方法与具体波形分析有着非常重要的作用。1 测量线路连接连接 KT600 和电源延长线，根据被测试车型的电瓶位

2、置选择电瓶供电或者点烟器供电，如果选择点烟器接头，请先确认点烟器是否有12V 电瓶电压。将测试探头接入通道1（CH1 端口），然后将测试探头上的小鳄鱼夹接蓄电池负极或搭铁，用测试探针刺入曲轴位置传感器信号线，连接方法如图1所示图1 曲轴位置传感器检查设备与线路连接2 磁脉冲式曲轴位置传感器信号波形分析2.1 典型波形及分析连接波形测试设备，起动发动机怠速运转，而后加速或按照发生故障状况驾驶汽车等获得波形，典型的磁脉冲式曲轴位置传感器信号波形如图2所示图2 典型的磁脉冲式曲轴位置传感器波形举例对于将发动机曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器制成一体的具有两个信号输出端子的曲轴位置传感器可用双通道的波

3、形检测设备同时进行波形检测，其典型的信号波形如图3所示。图3 典型的双通道检测磁脉冲式曲轴位置传感器信号波形举例对大量磁脉冲式曲轴位置传感器采集波形，进行波形分析可以得出以下结论：相同齿形应产生相同型式的连续脉冲。脉冲有一致的形状、幅值并与曲轴的转速成正比。输出信号的频率、传感器磁极与触发轮间气隙的大小对传感器信号的幅值影响极大。靠除去传感器触发轮上一个齿或两个相互靠近的齿所产生的同步脉冲，可以确定上止点的信号。这会引起输出信号频率的变化，而在齿数减少的情况下，幅值也会变化。各个最大(最小)峰值电压应相差不多若某一个峰值电压低于其他的峰值电压，则应检查触发轮是否有缺角或弯曲。波形的上下波动，不

4、可能在0V电位的上下完美地对称。幅值随转速的增加而增加。波形的幅值、频率和形状在确定的条件下应是一致的、可重复的、有规律的和可预测的，也就是说测得波形峰值的幅度应该足够高。两脉冲时间间隔应一致(除同步脉冲外)，形状一致并可预测。波形的频率应同发动机的转速同步变化。两个脉冲间隔只是在同步脉冲出现时才改变。能使两脉冲间隔时间改变的唯一理由，是触发轮上的轮齿数缺少或特殊齿经过传感器，任何其它改变脉冲间隔时间的波形出现都可能意味着传感器有故障。22故障波形分析示例如果磁脉冲式曲轴位置传感器发生故障波形就会有所变化对故障波形的正确分析是非常重要的。图4所示为两种磁脉冲式曲轴位置传感器的故障波形。 (a)

5、 (b)图4 磁脉冲式曲轴位置传感器故障波形举例图3a所示波形中，故障波形点与正常波形相比，波形相差很大，故障原因为齿槽中填有异物。图3b所示波形中，故障波形振幅与正常波形振幅相比相差很大，故障原因是传感器触发轮安装不当。如果检测出的波形异常，应更换磁脉冲式曲轴位置传感器(含传感器头和触发轮)。23磁脉冲式曲轴位置传感器检修注意事项：检查幅值的对称性，且幅值要大于100200mV。发动机启动时，低于此数值将不能启动，发动机高速运转时，其幅值可达几十甚至上百伏。 检查频率，频率要和转速相对应。 检查相位，相位反向，将不能着车。首先检查磁隙有无铁屑，及间隙的大小。3 霍尔式曲轴位置传感器信号波形分

6、析31典型波形及其分析连接波形测试设备，起动发动机并怠速运转，而后加速或按照发生故障驾驶等获得波形。典型的霍尔式曲轴位置传感器信号波形如图5所示对大量波形进行分析得出如下结论：波形频率与发动机转速相对应。当同步脉冲出现时占空比才改变，能使占空比改变的唯一理由是不同宽度的转子叶片经过传感器。由于传感器供电电压不变，因此所有波峰的高度均应相等。实际应用中有些波形有缺痕或上下各部分有不规则形状，这也许是正常的，在这里关键的是幅值的一致性。如果在波形检测设备零电压处显示一条直线，则应确认波形检测设备和传感器连接良好,确认相关的零件(分电器、曲轴和凸轮轴等)都在转动，用示波器检查传感器的电源电路和发动机

7、ECU的电源及接地电路，检查电源电压和传感器参考电压。 图5 霍尔式曲轴位置传感器信号波形如果在波形检测设备上传感器电源电压处显示一条直线，应检查传感器接地电路的完整性。确认相关的零件都在转动，如果传感器的电源接地良好，波形检测设备显示在传感器供给电源电压处于一条直线，则很可能是传感器损坏。 如果有脉冲信号存在，应确认从一个脉冲到另一个脉冲的幅值、频率和形状等判定性依据，数字脉冲的幅值必须足够高，两个脉冲间的时间不变（同步脉冲除外），并且形状是重复可预测的。32故障波形分析示例图6所示为霍尔式曲轴位置传感器的故障波形。图6 霍尔式曲轴位置传感器的故障波形举例图中前半部分为正常波形后半部分为故障

8、波形。故障波形中波形振幅与正常波形相比，相差很大，故障原因是由于霍尔式曲轴位置传感器内部元件损坏导致如果检测的波形异常，应更换霍尔式曲轴位置传感器。4 光电式曲轴位置传感器信号波形分析41典型波形及分析连接波形测试设备。起动发动机并怠速运转。而后加速或按照发生故障驾驶等获得波形，典型的光电式曲轴位置传感器信号波形如图7所示：图7 典型的光电式曲轴位置传感器信号波形对波形进行分析得出如下结论：波形的频率应随发动机转速的变化而变化。占空比在同步脉冲出现时才改变，能使占空比改变的唯一理由是转盘上不同宽度的孔通过传感器。检查波形形状的一致性。看波形上下端的尖角，一些高频光电式分电器，波形的上角可能出现

9、圆角。检查波形幅值的一致性。由于传感器供电电压不变，因此所有波形的高度均应相等，实际应用中有些波形有缺痕或上下各部分有不规则形状，这也许是正常的，在这里关键的是一致性。数字脉冲的幅值必须足够高。两个脉冲间的时间不变（同步脉冲除外）并且形状是重复可预测的。42故障波形分析示例图8 光电式曲轴位置传感器的故障波形举例图8所示为光电式曲轴位置传感器的故障波形，图中前半部分为正常波形。图中后半部分为故障波形，故障波形与正常波形相比，波形振幅和形状都不正常，故障原因是由于光电式曲轴位置传感器内部配电盘狭缝有异物导致， 如果检测出的波形异常，应更换光电式曲轴位置传感器。43霍尔式与光电式曲轴位置传感器的比较及注意事项：该两种传感器，都为直流脉冲方波信号，光电式的信号幅值为05V，而霍尔式的幅值最大值一般为512V，注意此值的一致性。（例如：热风吹在传感器上，导致该传感器的半导体二次击穿效应，幅值下降，电脑接收不到传感器信号，发动机停止转动。）霍尔式传感器受温度的影响比较大。不着车，首先应用示波器检查曲轴位置传感器。定位传感器一般有两路，一路是通向曲轴的，一路是通向凸轮轴的，在测量时，一般要采用双通道同时抓取这两路信号。5. 结束语曲轴位置传感器根据结构和形式不同，在长时间的使用过程中会磨损、腐蚀、变形或老化，它们的性能则随之变差。如果判断是传感器出现的故障时，示波器上波形显示不正